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Astronomia: Il Buco Nero c’è ma non si vede!

Buco Nero – la sua immensa gravità modifica lo spazio e il tempo

Alzando gli occhi al cielo la prima cosa che osserviamo di giorno è il sole, una stella, la nostra stella. Di notte, ripetendo l’azione,  osserviamo (sperabilmente) migliaia di stelle di svariati colori e luminosità. Se siamo fortunati possiamo anche osservare la Via Lattea, le cui centinaia di miliardi di stelle ci appaiono come una nube luminosa che attraversa il cielo. Insomma, stelle ovunque!

Buco Nero supermassiccio al centro della galassia NGC 42

Ma l’astronomia ci insegna a guardare oltre le apparenze e addirittura oltre alla realtà che i nostri occhi effettivamente ci mostrano. La nostra vista ci mostra infatti solo una piccolissima parte della realta, ovvero di ciò che esiste: si tratta di tutti quegli oggetti celesti che emettono o riflettono la luce visibile, quella piccola finestra della radiazione a cui i nostri occhi sono sensibili.

Buco Nero e materia in caduta sulla sua superficie

Estendendo il concetto, creando sensori adatti a rilevare ciò che per natura non siamo in grado di osservare con i nostri occhi, possiamo osservare tutte le altre bande dello spettro elettromagnetico: ultravioletto, infrarosso, raggi X, ecc.

La tecnologia, prodotto dell’ingegno umano, in questo caso ci permette di superare i limiti imposti dalla nostra biologia. Siamo quindi in grado di vedere nebulose bellissime, stelle deboli e fredde con i loro pianeti, dischi protoplanetari, le protuberanze solari e innumerevoli altri eventi che accadono nel cosmo in ogni istante.

Possiamo quindi osservare ciò che emette o riflette una qualsiasi radiazione dello spettro elettromagnetico e dunque affermarne l’esistenza. Ma è veramente soltanto questa la realtà? Dovendoci basare necessariamente su ciò che possiamo osservare e non potendo utilizzare gli altri quattro sensi per ovvie ragioni, nell’indagine astronomica l’uomo ha escogitato un approccio unico e dall’antica tradizione filosofica: non vedere un qualcosa non significa essere certi della sua reale assenza.

Lo sanno bene quegli astronomi che studiano e vanno a caccia di buchi neri. Ma cos’è un buco nero? Partiamo subito col dire che non è un buco e non è nero! Osservandolo in azione da grande distanza si potrebbe avere l’impressione che la materia circostante cada all’interno di un vero e proprio buco oscuro presente nello spazio, ma non è così.

Un buco nero è ciò che rimane del nucleo di una stella massiccia dopo la sua esplosione nella fase di supernova. Una catena rapidissima di eventi fa sì che ciò che rimane del nucleo iperdenso della stella esplosa (ovvero una stella di neutroni) collassi su sè stesso infinitamente a causa della sua stessa gravità, non più contrastata dalla pressione di radiazione indotta dalle reazioni di fusione nucleare che normalmente mantengono accesa una stella.

Si crea così un oggetto dalla forza di gravità infinita, una singolarità capace di attrarre a sè tutta la materia circostante (stelle, gas e polveri, pianeti, altri buchi neri di taglia inferiore) e addirittura la radiazione. Radiazione di cui anche la luce fa parte. Questo accade entro una certa distanza dalla singolarità che prende il nome di orizzonte degli eventi; la materia e la radiazione che finisce dentro tale orizzonte rimane intrappolata ed impossibilitata ad uscirne, poichè nulla viaggia più veloce della luce. Quindi un buco nero nero “assorbe tutto” (accresce) ma non emette nulla: nè materia nè radiazione. Ciò vuol dire che dall’esterno il buco nero è invisibile in quanto nulla dal suo interno ed entro l’orizzonte degli eventi riesce  a sfuggirgli e a raggiungere noi osservatori, segnalandoci la sua presenza!

Ma allora coma facciamo a sapere che esistono e dove si trovano? Ecco l’assist concettuale della filosofia che va a braccetto con la tenacia della scienza nella ricerca di prove. Se non conosciamo di un individuo che stiamo per incontrare, solitamente chiediamo alle persone a lui prossime informazioni sul suo carattere, sull’aspetto e sul modo di rapportarsi. Insomma ci facciamo un’idea indiretta di chi e come sia questa persona.

Per i buchi neri si procede proprio così: la loro fisica non ci permette di vederli? Chiediamo informazioni a chi lo ha incontrato, ne è influenzato e lo conosce da vicino. Come accennato, la gravità intensa del buco nero attira tutta la materia circostante verso di sè, sottoponendola a condizioni estreme e costringendola in orbita in attesa di precipitare verso la singolarità. In questi momenti la materia è talmente surriscaldata e stressata che emette radiazione estremamente energetica come ultimo segnale di vita al resto del cosmo prima di finire per sempre intrappolata sulla superficie del buco nero, ovvero rendendosi invisibile (abbiamo detto che neanche la radiazione lascia il buco nero a causa della sua gravità).

Ecco svelato il mistero:  noi sappiamo che in un determinato luogo c’è un buco nero perchè proprio lì osserviamo della materia perturbata che emette radiazione energetica tipica dei processi di stress termico e gravitazionale estremo.  Ma anche se osserviamo cambi di traiettorie improvvisi di stelle prossime all’invisibile perturbatore (proprio così è stato scoperto il buco nero presente al centro della nostra galassia).

Quindi non è solo la radiazione che ci informa, ma anche le perturbazioni gravitazionali che la materia subisce a causa della presenza di un oggetto tanto massiccio nelle vicinanze.

L’entità della perturbazione gravitazionale che il buco nero esercita sulla materia circostante ci permette anche di stimare la massa del buco nero e le sue dimensioni.

Stefano Tosi

Stefano Tosi –  Nato a Milano nel 1988, ha studiato Astronomia presso l’Università di Bologna. Astrofilo ed appassionato di pianeti extrasolari da sempre, unisce all’osservazione ed alla fotografia dell’Universo col suo telescopio l’interesse per la Storia. Membro del Circolo Astrofili di Trezzano sul Naviglio (MI), scrive articoli, tiene conferenze, un blog ed ha pubblicato un libro sulla storia di Milano e del suo quartiere “Da Milano alla Barona. Storia, luoghi e persone di questa terra” (2012, II ed. 2016). Seguito da “Le lune del sistema solare” (2014), “La Terra vista dallo spazio” (2014), “Animali e piante nello spazio” (2015), “Misurare l’Universo” (2015), “Orientarsi co le stelle” (2017). http://www.stefanotosi.net || http://www.lulu.com/spotlight/StefanoTosi

 

 

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